micrófonos - Ingenieria de Sonido

MICRÓFONOS
Ing. Alejandro Bidondo
www.ingenieriadesonido.com
Micrófono
Dispositivo electroacústico encargado
de convertir la energía acústica en
energía eléctrica.
Transductor acusto-eléctrico
Clasificación de los
micrófonos
‘Según el principio de transducción.
‘Según el tipo de transductor.
‘Según sus patrones de captación.
‘Según sus usos.
‘Según sus impedancias.
Principio de transducción
• Micrófonos de Presión:
Transducen a señal eléctrica
la presión instantánea de las
ondas sonoras que golpean
el diafragma.
•Micrófonos de Velocidad
(gradiente de presión):
Transducen a señal eléctrica
la diferencia entre la presión
sonora frontal y trasera que
existe en el diafragma, o sea,
la velocidad instantánea de la
partícula.
Tipo de Transductor
‘Micrófonos de Carbón:
Tipo de Transductor
‘Micrófonos de Cerámica (Piezoeléctricos):
Piezoeléctricos
Tipo de Transductor
‘Micrófonos Dinámicos (Bobina móvil):
Principio de
funcionamiento
Tipo de Transductor
‘Micrófonos de Cinta (ribbon):
Tipo de Transductor
‘Micrófonos de Condensador:
Micrófonos de Condensador:
Electrónica
Se produce una modulación de la Capacidad en función de la
señal acústica incidente sobre una de las caras del Capacitor.
Electret
Micrófonos de Condensador:
Carga
Constante
Dieléctrica
Q = E ⋅C
ξ ⋅ Area
C=
distancia
c(t )
e(t ) = E0 ⋅
C0
∆d
e(t ) = E0 ⋅
d0
Tensión
Capacidad:
Propiedad de
Almacenamiento
de carga [Faradio].
1C=1V*1F
Micrófonos de Condensador:
Neumann U87
A
B
C
D
E
Micrófonos de Condensador:
Fuente de tensión “Fantasma” (Phantom Power)
Tipo de Transductor
‘Micrófonos de “Electret”:
Con el mismo principio del micrófono de Condensador, se utiliza
un diafragma plástico auto polarizado durante el proceso de
manufactura (“electreto”).
Patrones de Captación
(patrones polares)
Super Cardioide
Hiper Cardioide
Figura de ocho
Cardioide
Omnidireccional
Patrones de Captación
(patrones polares)
Patrones de Captación
(patrones polares)
‘En general la direccionalidad de un
micrófono es buscada para evitar la
interacción entre distintas fuentes
sonoras
en
tomas
multi
microfónicas.
Usos
‘Comunicaciones:
Alta sensibilidad, robustez, pequeño tamaño y
bajo costo.
‘Grabación y refuerzo sonoro:
Fidelidad, directividad y robustez (para sonido
en vivo).
‘Medición:
Exactitud, precisión (estabilidad) y ancho de
banda.
‘Propósitos generales.
Impedancias
‘Alta Impedancia (>5KΩ):
Se utiliza para usos domésticos; es vulnerable a la
inducción electromagnética.
‘Baja impedancia (<600Ω):
Es para usos profesionales debido a que no
favorece la inducción electromagnética de ruido y
permite la transferencia de tensión a la siguiente
etapa.
Especificaciones
‘Principio de
transducción.
‘Tipo de transductor.
‘Patrón polar.
‘Máxima presión sonora
admisible.
‘Sensibilidad.
‘Ruido propio.
‘Relación S/N.
‘Impedancia.
‘THD.
‘Respuesta en
frecuencia.
‘Respuesta Transitoria.
Sensibilidad
Es la relación entre la amplitud de la señal
eléctrica producida y la amplitud de presión (o
gradiente de presión) existente.
 mV 
 Pa 


Vout=Sensibilidad x Presión
La sensibilidad es diréctamente
proporcional al tamaño del diafragma.
Máxima Presión sonora admisible (overload)
Cualquier micrófono producirá distorsión si se l hace
trabajar en régimen alineal al captar sonidos demasiado
intensos. Esto es causado por varios factores. Para
micrófonos dinámicos, la bobina puede ser llevada más
allá de los extremos del campo magnético. Para un mic
de condensador, será el amplificador interno el que
distorsionará (switch interno). Mantener la sobre exitación
puede dañar permanentemente el diafragma,
degradando la performance para niveles sonoros
nominales.
Al acercar los micrófonos a las fuentes sonoras los
niveles sonoros son altos (oído - trompeta) La elección
está entre alt sensibilidad y grandes valores de overload.
Linealidad - Distorsión
Esta característica incrementa el precio de los
micrófonos. Las características de distorsión son
determinadas mayoritariamente por el cuidado con el qu
se hace un diafragma y se monta. Grandes volúmenes
de producción pueden degradar la calidad de un
micrófono, y en ese caso la performance de distorsión
será cuestión de suerte. Varios fabricantes tienen
diversos modelos pero esencialmente poseen el mismo
transductor. Hacen tiradas seriadas, los testean y le
incrementan el precio a los buenos transductores. Ningún
mic es perfectamente lineal. Lo mejor que se puede
hacer es hallar uno cuya distorsión se complemente
(agradablemente) con el sonido que se trata de registrar.
Respuesta Transitoria
Contiene toda la información necesaria del
dispositivo bajo prueba (si este es L.T.I.):
‘ Resonancias internas: cambios de pendiente.
‘ Ancho de banda (rango de frecuencias):
Inversamente proporcional al ancho de la
respuesta al impulso.
‘ Reflexiones: Picos discretos dentro de la respuesta
al impulso.
‘ Coherencia temporal de la transducción:
Cualitativamente, lo más parecido a un impulso
(delta de Dirac).
“Ringing” en
muy alta
frecuencia:
Respuesta
Transitoria:
(Efectos de resonancia y
filtrado)
Resonancias que
presentan picos
(en frecuencias)
en 3KHz, 6.5KHz
y 15KHz:
“Ringing”
en 22KHz
Respuesta
Transitoria
Respuesta
Transitoria
La frecuencia de “ringing” es diréctamente proporcional a la
tensión mecánica del diafragma.
Respuesta Transitoria
Dado que el nuevo standard es
96KHz de frecuencia de sampleo,
los fabricantes deberán revisar las
respuestas de los micrófonos por
sobre los 20KHz.
Análisis teórico
Niveles eléctricos
La salida de un micrófono es una señal muy débil, nominalmente de
aproximadamente -60dBm. (La potencia producida por una presión
sonora de 10 uBar). La impedancia de salida dependerá de si tiene o
no un transformador balanceador de salida. Si no lo tiene el micrófono
será catalogado como de “alta impedancia”. En este caso el cable
utilizado debe ser corto (< 3m) para evitar problemas de ruido.
Si el mic tiene un transformador de salida será catalogado como de
“baja impedancia” y trabajará mejor si se lo conecta a una entrada de
mic balanceada. El cable podrá tener muchos metros de longitud sin
problemas de ruido. Salida balanceada y baja impedancia implica
micrófonos caros y de aplicaciones profesionales. Salidas
balanceadas tienen tres pines (“XLR plugs"), pero no todos los mics
con estos conectores son realmente balanceados.
Preamplificador de Micrófono
Preamplificador de Micrófono
Ruido eléctrico
Los Micrófonos producen una corriente señal baja, lo que da una idea
de cuán precisas deben ser las partes móviles para seguir las ondas
sonoras lo mejor posible. Para que la señal sea útil, la misma debe ser
amplificada con un factor mayor a 1000 (veces). También se
amplificará todo ruido eléctrico producido en él, por lo que pequeños
valores son intolerables. Los mics dinámicos no poseen ruido eléctrico,
pero sí lo poseen los circuitos internos a los mics tipo condensador por
lo que deben ser construidos con materiales “de primera”.
Ruido incluye la captación de vibraciones mecánicas a través del
cuerpo del mic. La más común fuente de ruido son los cables de
conexión hacia la consola. El pre de mic es muy parecido a un receptor
de radio por lo que se debe prevenir que el cable funcione como
antena. La primer técnica para evitarlo es el blindado de los cables
(mallas). La segunda técnica es el balanceo de la señal
(transformadores).